WWW.UK.X-PDF.RU

БЕЗКОШТОВНА ЕЛЕКТРОННА БІБЛІОТЕКА - Книги, видання, автореферати

 
<< HOME
CONTACTS




Продажа зелёных и сухих саженцев столовых сортов Винограда (по Украине)
Тел.: (050)697-98-00, (067)176-69-25, (063)846-28-10
Розовые сорта
Белые сорта
Чёрные сорта
Вегетирующие зелёные саженцы

Продажа зелёных и сухих саженцев столовых сортов Винограда (по Украине)
Тел.: (050)697-98-00, (067)176-69-25, (063)846-28-10
Розовые сорта
Белые сорта
Чёрные сорта
Вегетирующие зелёные саженцы
Pages:   || 2 | 3 | 4 |

«І ГРАДІЄНТА КОНЦЕНТРАЦІЇ У ДИФУЗІЙНІЙ ЗОНІ НА ТЕРМОДИНАМІКУ ЗАРОДКОУТВОРЕННЯ І РОЗПАДУ Спеціальність ...»

-- [ Страница 1 ] --

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ім. В. Н. Каразіна

Шірінян Арам Сергійович

УДК 536.42: 544.23 +544.03+539.2

ВПЛИВ РОЗМІРІВ СИСТЕМИ

І ГРАДІЄНТА КОНЦЕНТРАЦІЇ У ДИФУЗІЙНІЙ ЗОНІ

НА ТЕРМОДИНАМІКУ ЗАРОДКОУТВОРЕННЯ І РОЗПАДУ

Спеціальність 01.04.07 – фізика твердого тіла

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фізико-математичних наук

Харків-2001 Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Черкаському державному університеті ім. Б. Хмельницького Міністерства освіти і науки України.

Науковий керiвник: доктор фiзико-математичних наук, професор Гусак Андрiй Михайлович, завідувач кафедри теоретичної фізики та методики викладання фізики Черкаського державного університету ім. Б. Хмельницького.

Офіційні опоненти: член-кореспондент НАН України, доктор фiзикоматематичних наук, професор Сльозов Віталій Валентинович, начальник відділу дифузійних та електронних процесів у твердих тілах Інституту теоретичної фізики ННЦ “Харківський фізико-технічний інститут”.

доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Панчеха Петро Олексійович, професор кафедри фізичного матеріалознавства для електроніки і геліоенергетики Харківського національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”;

Провідна установа: Інститут металофізики ім. Г.В.Курдюмова НАН України, відділ структури твердих розчинів, м. Київ.

Захист відбудеться " " ___________ 2001 року о ____ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.051.03 у Харківському національному університеті ім. В. Н. Каразіна (61077, м. Харків, пл. Свободи, 4, ауд. ім. К.Д.

Синельникова ).

З дисертацією можна ознайомитись у Центральній науковій бібліотеці Харківського національного університету ім. В. Н. Каразіна. (61077, м. Харків, пл. Свободи, 4).

Автореферат розісланий ________________ 2001 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради В. П. Пойда

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В останні роки активно вивчаються процеси у металевих скельцях, аморфних сплавах, у яких спостерігається часткова кристалізація, тобто поява дисперсних нанокристалів у аморфній матриці. При цьому матеріал стає дуже міцним, а процес перетворення припиняється. Однак, процеси утворення і властивості перетворення цього скла у нанокристал поки ще недостатньо зрозумілі.

Таким чином, виникає задача теоретичного аналізу, який дозволив би описати процеси кристалізації у склі.

Нові перспективи з'явилися у зв'язку з інтенсивним розвитком фізики просторово обмежених середовищ (наночастинок), для яких істотний розмір зразка.

В умовах просторово обмеженого середовища відбувається суттєва зміна законів фазових перетворень, що приводить до появи нових, своєрідних фізичних властивостей. У зв'язку з підвищеним інтересом до наноматеріалів теоретичне вивчення впливу малих розмірів на зародкоутворення і розпад є актуальною задачею фізики твердого тіла.

Часто при розпаді пересиченого розчину можуть виникати дві фази (або більше), одна з яких (наприклад, фаза 2) є метастабільною для даної початкової концентрації у випадку сплаву необмеженого об’єму. Така ситуація має місце, наприклад, для пересиченого розчину літію у алюмінії, при цьому фаза 1 – це Al1Li1, фаза 2 – Al3Li1. Питання про появу різних кристалічних модифікацій у виділеннях пересичених розчинів або при кристалізації з переохолоджених розплавів було вперше емпірично сформульоване ще Оствальдом. Однак, вплив малості об'єму материнської фази на таке конкурентне зародкоутворення і розпад недостатньо вивчений як експериментально, так і теоретично. Отже, актуальною є задача теоретичного опису конкурентного розпаду у малому об'ємі.

Особливу роль при виготовленні композитних матеріалів, захисних покрить, інтегральних схем у мікроелектроніці, порошкових сплавів, високотемпературних надпровідників відіграє реакційна дифузія, тобто дифузія з виникненням і ростом проміжних фаз. Відомо, що зародкоутворення при реакційній дифузії може розглядатися як розпад сильно неоднорідних твердих розчинів. Зародок нової проміжної фази може з'являтися у дифузійній зоні - у концентраційному градієнті, при цьому останній змінюється у часі. У зв'язку з цим необхідно модифікувати класичну теорію зародкоутворення. Така модифікація була частково зроблена дослідницькими групами Р. Desre (Франція), А. М. Гусака (Україна), але, залишається досі незавершеною. Тому необхідний розвиток такого модифікованого підходу, який узагальнює теорію зародкоутворення у полі змінного градієнта концентрації.

Результати даної дисертаційної роботи носять багато в чому універсальний характер і можуть бути використані при вивченні матеріалів різних типів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконана на кафедрі теоретичної фізики Черкаського державного університету ім.

Б. Хмельницького і входила в НДР кафедри за темою: "Дослідження початкових стадій реакційної дифузії і конкуренції проміжних фаз в металевих сплавах" (затверджена наказом Міністерства освіти №37 від 13.02.97, номер державної реєстрації 01960018033, термін виконання 1997-2000 рр.) і за своєю тематикою відповідає розділам 3, 4, 10, 12, 13, паспорту спеціальності 01.04.07 – фізика твердого тіла.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є теоретичний опис впливу розмірів і градієнта концентрації на термодинаміку зародкоутворення і розпаду в малих частинках різного складу, металевих сплавах з проміжною фазою і метастабільних пересичених сплавах з W-подібною залежністю густини потенціалу Гіббса від концентрації.

Для досягнення цієї мети необхідно було:

- узагальнити основні експериментальні дані про фізичні властивості малих неорганічних частинок і фазових перетворень у них;

- провести критичний аналіз існуючих теорій зародкоутворення нової фази;

- проаналізувати можливість розв'язку задачі одночасного (колективного) зародкоутворення ансамблю зародків нової фази в масивному сплаві з урахуванням збіднення компонентом середовища і провести аналіз стійкості монорозмірної моделі відносно розкиду за розмірами нової фази;

- провести аналіз термодинаміки зародкоутворення в просторово обмежених середовищах (наноструктурах) з урахуванням збіднення середовища як для інтерметалічних з'єднань, так і для розпаду метастабільного пересиченого твердого розчину, що описується W-подібною залежністю густини потенціалу Гіббса від концентрації;

- провести аналіз фазової рівноваги наночастинки і побудувати розмірно-залежні діаграми стану (температура-концентрація) і ізоконцентраційні залежності температури фазового перетворення (розпаду) від розміру частинки;

- розробити нову фізичну модель зародкоутворення і розпаду в обмеженій бінарній системі в умовах конкуренції нових фаз різного стехіометричного складу і провести комп'ютерне моделювання процесів розпаду для малих частинок сплавів Al - 550 ат. % Li в інтервалі температур появи метастабільної Al3Li1 фази;

- провести детальний модельний (аналітичний і комп'ютерний) розгляд термодинаміки зародкоутворення проміжної фази (інтерметаліду) в контактній зоні бінарної системи з урахуванням перерозподілу компонента як вздовж існуючого поля градієнта концентрацій, так і поперек нього;

- визначити теоретично способи керування фазовим складом бінарної системи, знайти критерії появи зародків нової фази, і розпаду системи в умовах конкуренції фаз, а також розробити комп'ютерне програмне забезпечення для аналізу процесів фазових перетворень в бінарних наносистемах.

Об'єкт дослідження – фазові перетворення першого роду у бінарних дрібнодисперсних системах і в бінарній парі в полі градієнта концентрації.

Предмет дослідження – розмірна, температурна, концентраційна, градієнтна залежність бар’єру зародкоутворення та фазового стану системи.

Методи дослідження. У роботі використані відомі методи теоретичної фізики.

При знаходженні екстремальних точок процесу фазового перетворення використовується варіаційний принцип, при аналізі термодинамічного потенціалу системи – класичний опис у просторі концентрацій і розмірів (J. W. Gibbs), теорія Ван дер Ваальса-Кана–Хілліарда–Хачатуряна функціонала довільних концентраційних розподілів. Аналіз процесу зародкоутворення проміжної фази при реакційній дифузії в нескінченій бінарній дифузійній парі був проведений за допомогою теорії Кана–Хілліарда та раніше розробленої теорії зародкоутворення проміжної фази (А. М. Гусак, P.Desre) у полі градієнта концентрації.


Купить саженцы и черенки винограда

Более 140 сортов столового винограда.


Наукова новизна отриманих результатів.

Вперше запропоновано кількісний опис процесу зародкоутворення одного зародку нової фази і розпаду в малій ізольованій частинці, який описує зниження температури розпаду і підвищення розчинності елементів, що спостерігаються експериментально в малих частинках.

Вперше проведено теоретичний опис процесу конкурентного зародкоутворення двох проміжних фаз і розпаду в малій частинці з урахуванням збіднення материнської фази. Внаслідок аналізу можливості двофазної і трьохфазної рівноваги визначено весь спектр конфігурацій системи. Запропонована модель була апробована при аналізі процесів розпаду сплаву Al - 550 ат. % Li.

Уперше обгрунтована можливість утворення і повної стабілізації метастабільної фази Al3Li1 замість стабільної фази Al1Li1 у малих частинках сплавів Al - 550 ат. % Li в інтервалі температур появи метастабільної Al3Li1 фази.

Вказані підходи були узагальнені на випадок одночасного зародкоутворення багатьох зародків нової фази в аморфному сплаві (зародкоутворення на структурних дефектах у високодефектному твердому сплаві) з урахуванням збіднення середовища, зокрема, для опису явища часткової кристалізації металевих скелець, яке спостерігається експериментально.

Обгрунтована теоретично поява нової проміжної фази, що спостерігається експериментально на самій ранній стадії реакційної дифузії в бінарній парі Al/Ni.

Вперше проведено аналіз процесу зародкоутворення нової фази у бінарній дифузійній парі, який враховує нелімітований кінетикою перерозподіл концентрації як у зародку, так і в оточуючій його материнській фазі за умови поздовжньої моди зародкоутворення. У рамках цього підходу отримана формула залежності зміни термодинамічного потенціалу Гіббса при утворенні зародка нової фази від градієнта концентрацій, від параметрів системи. Розв’язано варіаційну задачу знаходження розподілу концентрації і форми критичного зародку в контактній зоні дифузійної пари при нелімітованій дифузії і сформульовано критерій можливості зародкоутворення у разі малих об'ємних термодинамічних стимулів.

Вдосконалені відомі методи теоретичного опису нуклеації нової фази в бінарній дифузійній парі за умови поперечної та поліморфної мод зародкоутворення.

В результаті проведеного теоретичного опису встановлені такі закономірності процесів зародкоутворення і розпаду в бінарних системах:

1. У процесі колективного зародкоутворення і розпаду в високодефектному пересиченому сплаві з випаданням однієї фази (наприклад, внаслідок часткової кристалізації у склі) і при зародкоутворенні і розпаді в одній малій частинці з урахуванням збіднення середовища існують три можливості: розпад, повна заборона розпаду і метастабільний стан неповного розпаду сплаву (у вузькій області початкових параметрів). Метастабільний стан незавершеного розпаду сплаву може виявитися нестійким по відношенню до розкиду за розмірами нової фази.

При розпаді пересиченого розчину в малій частинці гранична розчинність (максимальна концентрація домішок до розпаду) і рівноважна концентрація збідненої материнської фази після розпаду відрізняються – "концентраційний гістерезис". При зменшенні розмірів малої частинки розчинність елементів збільшується, а температура розпаду зменшується.

У процесі конкурентного зародкоутворення двох нових фаз різного стехіометричного складу і розпаду в малій ізольованій частинці можливі такі ситуації: (1) повна заборона розпаду, (2) утворення і повна стабілізація метастабільної фази замість стабільної, (3) відносна стабілізація метастабільної фази із затримкою її перетворення у стабільну фазу, (4) виникнення і зростання стабільної фази, коли метастабільна фаза взагалі не з'являється, (5) полегшене виникнення стабільної фази через метастабільну.

2. Бар'єр зародкоутворення бінарної проміжної фази при реакційній дифузії у нескінченій дифузійній парі при умові перерозподілу концентрації залежить від градієнтів концентрацій, тобто від тривалості відпалу. У залежності від вибору дифузійного механізму зародкоутворення і параметрів системи залежність зміни потенціалу Гіббса від об'єму нової проміжної фази є або монотонно зростаючою, або немонотонною з максимумом та мінімумом із зростанням для великих об'ємів нової фази, або немонотонною з максимумом. У поздовжній моді при зменшенні концентраційного градієнту імовірність зародкоутворення (бар'єр) зменшується, що означає можливість перетворення закритичних зародків у докритичні і їх подальше розсмоктування. У трансверсальній і поліморфних модах у залежності від параметрів системи великий градієнт або стимулює появу зародка нової фази і пригнічує його зростання, або пригнічує появу зародка нової фази.

У поздовжній моді при малих об'ємних термодинамічних стимулах градієнт концентрації в оптимізованому профілі повинен бути меншим, ніж початковий, або того ж порядку. Якщо він істотно більший, ніж початковий, то зародкоутворення неможливе. У цьому випадку спрацює інша мода зародкоутворення. У поздовжній моді зародок при великих початкових градієнтах концентрації має форму голки. При зменшенні початкового градієнта до деякого критичного значення, нижче якого бар'єр зародкоутворення стає нескінченно великим, форма зародка стає млинцеподібною.

Практичне значення отриманих результатів.

Запропонований кількісний аналіз процесу зародкоутворення одного зародку і розпаду в малій ізольованій частинці описує зниження температури розпаду і збільшення розчинності елементів у малих частинках і може бути використаний для пояснення результатів експериментальних досліджень зародкоутворення і розпаду в наносистемах.

Продемонстрована для сплавів Al - 550 ат. % Li можливість утворення і повної стабілізації метастабільної фази Al3Li1 замість стабільної Al1Li1 може бути використана при аналізі фазового складу малих частинок сплавів Al - 550 ат. % Li.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 
Похожие работы:

«КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА Я. М. ГРИГОРЕНКО Л. В. МОЛЬЧЕНКО ОСНОВИ ТЕОРІЇ ПЛАСТИН ТА ОБОЛОНОК З ЕЛЕМЕНТАМИ МАГНІТОПРУЖНОСТІ Підручник Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як підручник для студентів вищих навчальних закладів УДК 539.3:620.179.14(075.8) ББК 22.251я73 Григ83 Рецензенти: д-р фіз.-мат. наук, проф. В.Г. Карнаухов, д-р фіз.-мат. наук, проф. Я.Г. Савула, д-р техн. наук, проф. О.О. Рассказов Затверджено Вченою радою Київського національного...»

«НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ ТЕОРЕТИЧНОЇ ФІЗИКИ ім. М. М. БОГОЛЮБОВА Шека Денис Дмитрович УДК 537.611 Динаміка двовимірних магнітних солітонів 01.04.02 — теоретична фізика Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора фізико–математичних наук Київ — 2008 Дисертацією є рукопис Робота виконана на кафедрі математики та теоретичної радіофізики Київського національного університету імені Тараса Шевченка доктор фізико–математичних наук, професор Науковий консультант:...»

«НАЦІОНАЛЬНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ М.П. ДРАГОМАНОВА НЕПОРОЖНЯ Лідія Вікторівна УДК 372. 853 МЕТОДИЧНА СИСТЕМА НАВЧАННЯ ХВИЛЬОВОЇ І КВАНТОВОЇ ОПТИКИ ІЗ ЗАСТОСУВАННЯМ КОМП’ЮТЕРНИХ ТЕХНОЛОГІЙ У ЗАГАЛЬНООСВІТНІХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДАХ 13.00.02 – теорія та методика навчання (фізика) АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата педагогічних наук Київ – 2008 Дисертацією є рукопис Роботу виконано в Інституті педагогіки АПН України доктор педагогічних наук, професор Науковий...»

«ІННОВАЦІЇ У ВИЩІЙ ОСВІТІ:ПРОБЛЕМИ, ДОСВІД, ПЕРСПЕКТИВИ Монографія Житомир Вид-во ЖДУ ім. І. Франка УДК 378.14.032 ББК 74.03 П 84 Рекомендовано до друку Вченою радою Житомирського державного університету імені Івана Франка від 29 червня 2011 року, протокол № 11 РЕЦЕНЗЕНТИ: Гуревич Р. С., доктор педагогічних наук, професор, член-кореспондент НАПН України, директор інституту математики, фізики і технологічної освіти Вінницького державного педагогічного університету імені М. Коцюбинського; Зязюн І....»

«ІНСТИТУТ РЕГІОНАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ НАН УКРАЇНИ у 2007 році Львів – 2008 Інститут регіональних досліджень НАН України у 2007 році: Інформаційне видання. – Львів, 2008. – 71 с. Видання містить інформацію про напрями та тематику досліджень, наукові публікації та основні результати діяльності Інституту регіональних досліджень Національної академії наук України у 2007 р. Для економістів, науковців, працівників органів державної влади та місцевого самоврядування, а також всіх, хто цікавиться...»

«СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ Леонов Дмитро Сергійович УДК 539.21:548.4:536.42:669.018 МОДЕЛІ СТРУКТУРНИХ ЗМІН У (КВАЗИ)БІНАРНИХ ТВЕРДИХ РОЗЧИНАХ (Ti1cWc)B2 ТА ГЦК-Ni1cAlc: ТЕРМОДИНАМІКА І КІНЕТИКА 01.04.07 — фізика твердого тіла Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук Суми – 2011 Дисертацією є рукопис. Робота виконана у Технічному центрі НАН України. Науковий керівник – доктор фізико-математичних наук, професор Куницький Юрій Анатолійович,...»

«ТЕОРІЯ ТЕПЛОВИХ ДВИГУНІВ ТЕРМОГАЗОДИНАМІЧНИЙ РОЗРАХУНОК ГАЗОТУРБІННИХ ДВИГУНІВ За редакцією проф. Ю. М. Терещенка Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів, які навчаються за напрямом підготовки «Авіата ракетобудування» Київ Видавництво Національного авіаційного університету «НАУ-друк» УДК 629.735.036:533.697(075.8) ББК 0551.410я7 Т 338 Автори: Ю.М. Терещенко, М.С. Кулик, Л.Г. Волянська, C.О. Дмитрієв, В.В. Панін, М. М....»

«Київський національний університет імені Тараса Шевченка Геологічний факультет Кафедра гідрогеології та інженерної геології М.М. КОСТЮЧЕНКО, О.В. МОКІЄНКО Лабораторний практикум із визначення фізичних та фізико-хімічних властивостей ґрунтів Посібник Київ – 2013 УДК 624.131 Р е ц е н з е н ти : канд. техн. наук, асистент А.В. Шостак нач. відділу інженерних вишукувань ДП «УКРДІПРОДОР» Яковенко М.П. Рекомендовано до друку вченою радою геологічного факультету (протокол №5 від 23 грудня 2013 року)...»

«Міністерство освіти і науки України Донбаська державна машинобудівна академія В.М.Костенко Р.В.Баржеєв МЕТОДИЧНИЙ ПОСІБНИК до лабораторних робіт з дисципліни Фізика (для студентів заочної форми навчання) Затверджено на засіданні вченої ради ДДМА Протокол № від Краматорськ 200 ББК 22. УДК КРецензенти: Надточий В.А., доцент, зав. кафедри фізики Слав’янського державного педагогічного університету; Чальцева І.В., доцент кафедри прикладної математики та обчислювальної техніки Краматорського...»

«Мiнiстерство освiти і науки України Севастопольський нацiональний технiчний унiверситет (СевНТУ) СУЧАСНІ ПРОБЛЕМИ ФІЗИКИ, ХІМІЇ ТА БІОЛОГІЇ «ФiзХiмБiо – 2013» Матерiали II МіжнародноЇ науково-технiчноЇ конференцiЇ м. Севастополь, 27 – 29 листопада 2013 року СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ФИЗИКИ, ХИМИИ И БИОЛОГИИ ФизХимБио – 20 Материалы II Международной научно-технической конференции г. Севастополь, 27 – 29 ноября 2013 года MODERN ISSUES IN PHYSICS, CHEMISTRY AND BIOLOGY PhysChemBio – 2013 Materials of...»




Продажа зелёных и сухих саженцев столовых сортов Винограда (по Украине)
Тел.: (050)697-98-00, (067)176-69-25, (063)846-28-10
Розовые сорта
Белые сорта
Чёрные сорта
Вегетирующие зелёные саженцы


 
2013 www.uk.x-pdf.ru - «Безкоштовна електронна бібліотека»